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2020-2021學(xué)年北京市八一學(xué)校高二(上)期末物理試卷
>
試題詳情
各種加速器在裝置上的類似性,源于它們在原理上的類似性。
(1)我們熟知經(jīng)典回旋加速器如圖(甲)所示,帶電粒子從M處經(jīng)狹縫中的高頻交流電壓加速,進入與盒面垂直的勻強磁場的兩個D形盒中做圓周運動,循環(huán)往復(fù)不斷被加速,最終離開加速器。另一種同步加速器,基本原理可以簡化為如圖(乙)所示模型,帶電粒子從M板進入高壓縫隙被加速,離開N板時;兩板的電荷量均立即變?yōu)榱?;離開N板后,在勻強磁場的導(dǎo)引控制下回旋反復(fù)通過加速電場區(qū)不斷加速,但帶電粒子的旋轉(zhuǎn)半徑始終保持不變。已知帶電粒子A的電荷量為+q,質(zhì)量為m,帶電粒子第一次進入磁場區(qū)時,兩種加速器的磁場均為B
0
,加速時狹縫間電壓大小都恒為U,設(shè)帶電粒子最初進入狹縫時的初速度為零,不計粒子受到的重力,不計粒子加速時間及其做圓周運動產(chǎn)生的電磁輻射,不考慮磁場變化對粒子速度的影響及相對論效應(yīng)。
a.經(jīng)典回旋加速器,帶電粒子在不斷被加速后,其在磁場中的旋轉(zhuǎn)半徑也會不斷增加,求加速n次后,r
n
的大小;
b.同步加速器因其旋轉(zhuǎn)半徑R始終保持不變,因此磁場必須周期性遞增,請推導(dǎo)B
n
的表達式;
(2)空間存在有一圓柱形的半徑為r的勻強磁場區(qū)域,其橫截面如圖2所示,磁感應(yīng)強度隨時間按照圖3所示的規(guī)律均勻變化。圖中B
0
和t
0
為已知量。
a.用電阻為R的細導(dǎo)線做成半徑為r的圓環(huán)(圖中未畫出),圓環(huán)平面垂直于該磁場,圓環(huán)的中心與磁場中心重合。圓環(huán)半徑小于該磁場的橫截面半徑。求0~t
0
時間內(nèi)圓環(huán)中產(chǎn)生的焦耳熱Q。
b.現(xiàn)將導(dǎo)體圓環(huán)替換成一個用絕緣細管做成的半徑為r的封閉圓形管道,且圓形管道的中心與磁場區(qū)域的中心重合(圖中未畫出)。管道內(nèi)有一小球,小球質(zhì)量為m,帶電量為+q。忽略小球的重力和一切阻力。t=0時小球靜止。求t=t
0
時小球運動的圈數(shù)。
【考點】
電磁感應(yīng)過程中的能量類問題
;
帶電粒子由磁場進入電場中的運動
;
回旋加速器
;
電磁感應(yīng)中的其他圖像問題
;
感生電場和感生電動勢
.
【答案】
見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59
組卷:20
引用:1
難度:0.5
相似題
1.
如圖所示,間距為L、足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌的傾角為θ=30°,底端接一阻值為R的電阻,質(zhì)量為m的金屬棒通過跨過輕質(zhì)定滑輪的細線與質(zhì)量為4m的重物相連,滑輪左側(cè)細線與導(dǎo)軌平行,金屬棒的電阻為
r
=
1
7
R
,長度為L,金屬棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,整個裝置處于垂直導(dǎo)軌平面向上、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中,現(xiàn)將重物由靜止釋放,重物下落高度h時達到最大速度,已知重力加速度為g,導(dǎo)軌電阻均不計,則重物從釋放到達到最大速度的過程中,下列說法正確的是( ?。?/h2>
A.通過電阻R的電量為
7
BL
h
8
R
B.金屬棒受到的安培力的沖量大小為
7
B
2
L
2
h
48
R
C.金屬棒克服安培力做的功為
1
2
m
(
7
gh
-
80
m
2
g
2
R
2
B
4
L
4
)
D.電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為
1
2
m
(
7
gh
8
-
10
m
2
g
2
R
2
B
4
L
4
)
發(fā)布:2024/11/7 2:0:2
組卷:144
引用:1
難度:0.5
解析
2.
如圖所示,質(zhì)量為3m的重物與一質(zhì)量為m的導(dǎo)線框用一根絕緣細線連接起來,掛在兩個高度相同的定滑輪上,已知導(dǎo)線框電阻為R,橫邊邊長為L。有一垂直紙面向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,磁場上下邊界的距離、導(dǎo)線框豎直邊長均為h。初始時刻,磁場的下邊緣和導(dǎo)線框上邊緣的高度差為2h,將重物從靜止開始釋放,導(dǎo)線框加速進入磁場,穿出磁場前已經(jīng)做勻速直線運動,滑輪質(zhì)量、摩擦阻力均不計,重力加速度為g。則下列說法中正確的是( )
A.導(dǎo)線框進入磁場時的速度為
gh
B.導(dǎo)線框進入磁場后,若某一時刻的速度為v,則加速度為a=
1
2
g-
B
2
L
2
v
4
m
R
C.導(dǎo)線框穿出磁場時的速度為
mg
R
B
2
L
2
D.導(dǎo)線框通過磁場的過程中產(chǎn)生的熱量Q=5mgh-
8
m
3
g
2
R
2
B
4
L
4
發(fā)布:2024/11/7 15:0:1
組卷:318
引用:2
難度:0.7
解析
3.
如圖甲所示,金屬細圓環(huán)固定,圓環(huán)的左半部分處于隨時間均勻變化的勻強磁場中。該圓環(huán)電阻為R、半徑為r,從t=0時刻開始,該圓環(huán)所受安培力大小隨時間變化的規(guī)律如圖乙所示,則磁感應(yīng)強度的變化率為( ?。?/h2>
A.
F
1
R
2
π
2
r
3
t
1
B.
F
1
R
π
2
r
3
t
1
C.
F
1
R
2
π
r
3
t
1
D.
F
1
R
π
r
3
t
1
發(fā)布:2024/11/7 13:30:3
組卷:187
引用:1
難度:0.4
解析
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